如何构建非线性制作网络系统

2002-03-06 作者 徐俭 扬州市广播电视局

【摘要】本文从非线性制作网络系统的网络化目标、网络结构、系统硬件、系统功能以及系统扩展能力等方面，详细论述了如何构建造合于电视节目制作的非线性制作网络系统。

　　在视频编辑技术沿着数字化、网络化和信息化不断发展的今天，非线性编辑系统要能够广泛地运用于电视新闻、专题、广告等各类节目的制作，必须要实现网络化。电视台在构建非线性制作网络系统时必须从先进性、可靠性、实用性、杀害性、扩展性、可维护性等方面加以认真考虑，可以一步设计、分期实施、逐步完善建成，最终实现在网络环境下完成从素材上栽到节目编辑、配车幕、配声音、审片、合成、下载播出、存储等工作以及各个环节的管理枉务。

1、网络化的目标
　　非线性制作网络系统必须采用先进、可靠的硬件，必须针对新闻、专题、广告等节目的网络制作环境专门设计专业编辑软件和网络管理软件，不应简单地将普通单机应用软件在共享素材的网络环境下使用。那么非线性制作网络系统要实现的网络化目标有那些呢？

　　笔者认为主要有：（1）网络素材共享，即允许很多用户同时操作某一个素材。（2）网络资源共享，即允许一个用户分享另外一个用户的计算机资源。（3）网络操作共享，既可以利用网络上的任何一台计算机来操作整个网络可以在任何一台计算机上恢复刚才在另外一台计算机上所中断的操作。可以把某台计算机所不擅长的操作交由其他擅长的计算机去完成。（4）网络信息共享既能够在远程异地了解到网络的状态网络上所有的信息能够以各种方式发布到其他网络上。（5）制播分离既非线性制作网络系统与播出网络系统要相互独立实现制作与播出分离，互不干扰，保证节目播出的安全可靠性。

2、对网结构
　　系统采用以大网和 FC－SAN（光纤通道存储区域网）双网共存的网络结构包括文稿、编辑、配音、字幕、特技、节目串编、审片。下载播出和节目存档等环节，体现集中式管理分散式使用”的原则Q虚拟演播室可无缝连接到现频制作网络系统，为后期制作提供素材或由机频制作网络系统提供视音频节目片段在虚拟演播室中参与现场直播。以太网连接制作环节的所有工作站以太网在系统管理方面具有优势但在带宽和实时传播方面存在不足工作站访问共享数据需通过媒体服务器。以太网拓扑结构可为点对点式、总线式、交换式等由于其网络结构不是面向通道连接的在连接和协议方面的开销很大其实际数据传输车仅为整个带宽的40％在石对于1000M以太网仅为400Mbps .FC既是把设备连接到网络上的一种高速通道，又是一种网络结构FC支持点对点式、仲裁环式、交换式等拓补结构,FC将网络和设奋的通讯协议与物理传输个质隔离开兼容多种高级协议。FC-SCN的标称带宽为1000Mbps,单环网络实际数据传输率约为80OMbps(100MBps),双环网络可达200MBp。。FC－SAN通常由一个以共享存储器为中心的物理连接层和一个管理这些连接的管理员组成用于实现在计算机系统与共享存储器之间或者共享存储器之间传输数据。FC－SAN在各实时视音频工作站与共事存储媒体间建立直接高速的连接无需通过中间的媒体服务器，既实现了视频素材数据在网络中的最直接的同时共享又保证工作站和共享 存储媒体之间直接进行稳定高速的数据传输，但在系统管理方面在用户权限控制和工作站之间管理数据交换方面存在不足。PC－SAN负责实时的高质量广播级视频数据流的传送、存储、共享和管理，以太网负责系统管理信息、低质量的视频数据流、音频数据流＼文稿数据等的传送、存储和共享，FC-SAN管理软件负责对网络共享信息的读写权限进行管理和控制。

３、原统硬件
系统采用以太网和FC－SAN双网结构共中FC－SAN硬件有双 FC交换机、FC网卡、FC RAID3 共享硬盘阵列（采用热备份双 RAID3控制器、双电源、双风扇）等。FC－SAN采用两台FC 交换机级联用于连接所有有卡工作站（如上万载工作站和精编工作站等）以及共享硬盘阵列（共享荐储器）。如果其中一个FC交换机出现故障可以使用另外一个FC交换机使大部分工作站点继续工作保证不会因为FC交换机的单点故障而导致系统崩溃。以大网硬件有双以太网交换机、千兆以以太网卡、百兆以太网卡、热备份双管理服务器、热备份双媒体服务器等。以太网是主干为千兆、客户端为百兆的高速以太网络。通过千兆接口连接一主一备两台管理服务器用于整个网络的管理，而一主一备两台媒体服务器用于高压缩比、低码率视音频数据和文槁数据的存储。各类工作站有上载工作站、收录工作站、快编工作站、粗编工作站。精编工作站、配音工作站、文稿录入工作站、串编工作站、审片工作站、下载（播出厂作站等。由于MPEG－2格式压缩效率高、图像质量好能有效地节约存储空间和网络带宽，目前已可应用于摄录、编辑＼制作、播出、传输和存储等环节，因此非线性制作网络系统应采用MPEG－ZIBP帧的帧精度编辑方式巨支持多种格式的视频某村共享与编辑视频编辑硬件平目要采用基于MPEG-2格式的视频板卡机频播出服务器可采用Matrox DigServer DTV卡,上下载工作站和精编工作站采用Matrox DigiSuite DTV卡，粗编工作站采用 Matrox RT2000卡。

4、系统功能
　　系统由素材上传、素材管理、文稿处理、节目编辑和节目下载（播出）等部分组成，各部分可同时独立完成电视节目编辑制作等工作流程中相应环节的工作而各环节又由网络及其管理软件组成一个完整的、综合性的、数字化的和网络化的非线性视频制作网络系统。

4．1 素材上传
　　收录工作站和上载工作站应可直接自动收录和上载数字卫星广播的MPEGⅡ数据流或卫星视音频节目，并可控制VTR以手动或自动方式将磁带上的视音频素材上载到系统中，上载工作站及上载软件支持视频素材数据的双路径高低网种压缩比采集和上载。高画质低压缩比视频素材数据存储到FC共享硬盘阵列中，供精编（复杂编辑）、串编和下载播出时调用、低画质高压缩比视频素材数据和育频数据存储到以太网媒体服务器的硬盘中，供粗编工作站（镜像工作站）粗编（镜像编辑）时调用所形成的故事板文件和编辑后的素材文件也存放在以太网媒体服务器中，精编工作站通过网络调用以太网络媒体服务器中的这种文件和FC－SAN中对应的高面质视频素材，进行加特技、加字幕、配解说音、插入播音员录像等复杂编辑后下载播出。快编工作站支持先上载再编辑和边上载边编辑等工作方式，可将快编工作站作为一台编辑录机，用一般的编辑控制器来操作它和一台放像机在编辑控制器上进行一对一的编辑

　　操作，大大节省素材上戴时间。对于模拟视音频信号的数字化采集，应可对输入的视音频信号的特性进行必要的调整与处理，尽可能地保证素材的上载质量和最终成片节目的技术质量。

4．2素材管理
　　非线性制作网络系统最主要的信息是视音频素材，双网结构使得同一个内容以两种不同压缩比的素材存在，系统能够自动识别并分别用于编辑或不载，为有效地组织和管理素材，方便用户使用，必须对素材数据进行有效的管理。在网络系统中所有的视音频素材可分为画面、声音和字幕三类，传统的基于目录和文件的网络视音频素材管理模式是将视音频素材的网络属性分成用户／部门／栏目／频道等多层文件级别。其缺点是重复设置、效率不高。建议采用基于数据库的标题式管理模式以各栏目的每个标题属性为中心，对网络视音频素材进行管理其余属性如用户、部门、频道只具有相应统计功能，只要通过网络确定了标题，在随后进行的工作中的上载素材、文稿、配音等素材资源信息就全部由网络系统的应用软件自动归入所建的标题下，记者和编辑们需关心自己所制作节目（栏目）的标题，只要标题一确定，一切与之相关联的网络素材资源信息都将自动获得，记者和编辑们可以通过简单在观的操作界面就可以完成实际的应用。在素材库中可查看素材被那些用户和书目所使用，节目名称、节目存放路径以及用户名称也都有详尽记录，可有效防误删素材。

　　另外，针对素材与成片的比例较低、节目制作复杂程度不高、制作周期较短的一类节目如新闻类节目可将素材直接采集、压缩存入共享硬盘阵列。各工作站利用共享硬盘阵列中的素材编辑制作节目。而针对素才与成片的比例较高、节目制作复杂程度较高、制作周期较长的版块化栏目，可将素材采集、压缩存入工作站的本地硬盘待节目制作完成后，将成片传输至共享硬盘阵列供串编。必须指出的是，与素材管理相关的一个重要问题是必须对网络系统的数据压缩率、最大业务数据流量、素材／成片比例、共享硬盘阵列总容量进行分析和确定。新闻、专题、广告等节目的素材／成片比例通常是各不相同的，而数据压缩率可相同也可不同。假设系统对视频素材采取4：2：2方式采样，8比特量化，则对于PAL制式来说，亮度信号每行的采样点为720点，两个色差信号每行的采样点各为360点，每顿正程为576行，每秒为25桢，则未压缩机频素材的数据码率为 （720×57＋360×2×576）×25。约为20MBps。如果某节目的素材采用3：1压缩，则每小时视频素材数据占用的硬盘空间为20／3×60×60约为25GB（包括音频素材数据占用的硬盘空间）如果该书目的素材/成片比例为5：1，且保留两天的素材和成片，并假设该节目长度固定为25分钟，则该节目占用的硬盘空间为25／60×25×6×2，约为125GB，依此方法可算出其余节目占用的硬盘空间，最后算出网络系统共享硬盘阵列的总的存储容量。

4．3节目编辑
　　双网结构的非线性制作网络系统通常利用高压缩比素材进行粗编、配音和审查利用低压缩比素材进行快编、精编、串编、下载和播出，成片节目的视音频技术质量要求达到广播级。编辑软件具有自动存金、操作反悔功能，具有较高的稳定性和友好的用户界面编辑操作简单易学支持实对查询、测览、回放网络视音频素材，支持通用的编辑决策表（FDL）和各种复杂的后期编辑操作如视音频素材的剪辑、三点编辑、特技的实时设置、多轨合成。字幕叠加等能实现多种二、三维和特技复杂特技。串编工作站实时性强功能简便易用串编工作站能在网络状态下完成：

（1）对由粗编工作站编辑出的节目进行精编，字幕合成、特技合成等。
（2）若节目采用录播方式时用其将演播室的播音员录像和口播词录人上载到系统中，再根据某时段节目中各节目的播出顺序，将各节目和节目间的演播室画面串连编辑成一个完整的节目，而后控制一台VTR将这个节目下载录制下来。
（3）老节目采用直播方式时，将编辑完成的各节目传送给视频播出服务器。串编工作站的节目串联单中节目的播出顺序可随意地改变。广告申编工作站完成广告素材的采集、字幕实时叠加、实时特技，以多种形式检索厂告素材、设直播出时段、编辑播出表后即可进行下载或播出。广告管理工作站负责广告合同数据。

　　广告播出串联单、客户往来帐、广告业务员业绩汇总表、广告播出清单等内容的动态管理。字幕软件应能完成强大的图文制作功能和较丰富的图文播出，字幕系统既可进行真三维立体字等效果丰富的字幕制作，又可进行快速高效的模板字幕制作，实现多层图文字幕和动画的同屏独立实时播出。配音工作站与以太网服务器连接完全兼容传统的配音方式可完成节目的后期音轨合成和配音并确保图像与声音（唱词）的同步播音员配育时可以直接从新闻文稿中得到解说词屏幕提词，不仅支持根据声音配画面，而且支持根据画面加声音可用录像机预卷方式进行插入、覆盖配音也支持外部调音台的混叠配音。精编工作站同时连接在FC－SAN和以大网上粗编工作站仅连接在以太网上。

　　网络系统中存在着两套完全对应但又有高低质量差别的数据流素材，粗编工作站和精编工作站所编辑的素材的质量不同但内容相同，且两者的 编辑软件具有相同的人机界面、 操作模式和预演效果。精编工作站通过FC－SAN访问存储在共享硬盘阵列中的低压缩比、高码率数据流素材（20－50Mbps）粗编工作站（又称税像工作站）通过以太网访问存储在媒体服务器位的高压缩比、低码率数据流素材（4－10Mbps）。粗编工作站所进行的编辑称为镜像编辑。所有的编辑(快编、粗编或精编等）操作，都是在故事板界面上通过门间轨来完成的，故事板界面最多拥有十个时间轨可以对画面、声音和字幕 等内容进行操作，也可以把不需要的时间轨隐藏起来以简化屏幕显示。在时间轨上拖动光标的时候，图象、声音和字幕词时出现当调整其中任何一个部分的时候，与其对应的其他网个部分也同时变化可以通过标志、字幕以及声音等形式实现快速搜索和画面定位，也可以着到领导对节目的审查意见。快编工作站支持先上载再编辑和边上载边编辑、一放一非（磁带到磁盘）等多种编辑模式。可将快编工作站作为一台编辑录机用一般的编辑控制器来操作它和一台放像机，在编辑控制器上进行一对一对编操作。还可将快编工作站与串编工作站融合形成带双窗口的串编工作站一个素材监视窗口，另一个时间轨监视窗口，这些功能都非常贴近记者、编辑的操作习惯。

来源： 中国广播电视技术网